5 курс / Пульмонология и фтизиатрия / Диагностика,_лечение_дыхательной_недостаточности

Рисунок 19. Общий вид монитора капнографии с кривой ЕtCO2 и содержанием CO2 в выдыхаемом воздухе (По Шурыгину И.А. [1])

Углекислый газ, поступающий в альвеолы с периферии, удаляется из легких в составе выдыхаемого газа. При этом скорость продукции СО2 в тканях должна равняться скорости эвакуации его в окружающую среду. В противном случае имеет место накопление СО2 в организме или, наоборот, избыточное вымывание двуокиси углерода из тканей.

Цели капнографии:

1.Определение концентрации углекислого газа во вдыхаемой газовой смеси (FiCO2) и в конечно-экспираторной порции выдыхаемой газовой смеси (EtCO2);

2.Диагностика различных патологических состояний метаболической, сердечно-сосудистой и дыхательной систем, а также своевременное обнаружение некоторых осложнений интенсивной терапии, искусственной вентиляции легких и анестезии.

Физиологические основы капнографии

Нормальная кривая элиминации СО2 из выдыхаемого воздуха показана на рисунке 20.

Рисунок 20. Инфракрасный анализатор для мониторинга СО2; в выды-

хаемом воздухе. На графике показано изменение рСО2 во время спокой-

ного выдоха (эл. ресурс. URL: http://lekmed.ru/)

41

В начале выдоха воздух, занимающий анатомическое мёртвое пространство, первым покидает дыхательные пути, в этой порции рСО2 низкое. При продолжении выдоха из лёгких начинает выходить альвеолярный воздух, при этом рСО2 возрастает до тех пор, пока не достигнет плато в конце выдоха, далее содержание СО2 остаётся практически постоянным до начала следующего вдоха. При нормальной функции лёгких рСО2 в выдыхаемом воздухе в конце спокойного выдоха (EтCO2) эквивалентно рСО2 в дистально-капиллярной (артериальной) крови.

В норме раСО2 и EтCO2 отличаются друг от друга всего на несколько миллиметров ртутного столба. При сердечно-лёгочной патологии ЕтСО2 заметно снижается по отношению к раCO2. По изменению градиента РaCO2 – E тCO2 различают следующие состояния.

Высокий градиент раСО2 – ЕтСО2. В этой ситуации альвеолы из-за высокого отношение объема мертвого пространства к дыхательному объему (Vd/Vt) недостаточно кровоснабжаются, переход СО2 из лёгочных капилляров в альвеолы ухудшается.

Кэтому могут приводить:

1.Низкий сердечный выброс.

2.Чрезмерное раздувание лёгких (при высоком ПДКВ).

3.Увеличение физиологического мёртвого пространства. Обратный градиент pаСО2 – ЕтСО2. Ситуации, приводящие к пре-

вышению величины ЕтСО2 над pаСО2, нетипичны. Следующие состояния могут способствовать их развитию:

1.Чрезмерное образование СО2 при уменьшении объёма вдыхаемого воздуха.

2.Чрезмерная альвеолярная вентиляция.

3.Высокая концентрация кислорода во вдыхаемом воздухе. Некоторые факторы могут влиять на разницу между ЕтСО2 и pаСО2,

поэтому целесообразно периодически исследовать газы артериальной крови, чтобы точно определить ЕтСО2.

Разработано множество методов анализа газовой смеси, но в клинической практике чаще используется следующие:

–масс-спектрометрия;

–инфракрасная спектрофотометрия;

–микропотоковая капнометрия.

Масс-спектрометрия – очень точный метод измерения, основанный на бомбардировке небольшой порции газа пучком электронов, превращающим молекулы в ионы. Газовые ионы попадают в постоянное магнитное поле, которое изменяет траекторию их полета пропорционально атомной массе. Угол отклонения ионизированных частиц является основой для анализа.

42

Инфракрасная спектрофотометрия – наиболее часто применяемый метод анализа. В его основе лежит способность молекул газа поглощать инфракрасное излучение определенной длины волны. Каждому газу присущ свой спектр поглощения. Система проводит сравнение степени поглощения инфракрасного излучения в измерительной и эталонной камере.

Микропотоковая капнометрия. Метод является разновидностью капнометрии в основном потоке и инфракрасным спектральным анализом пробы газа, но благодаря современным технологиям позволяет избавиться от многих недостатков «классических» методов. Замена традиционной инфракрасной лампы на миниатюрный полихроматический излучатель позволила уменьшить размеры измерительной камеры до 15 мкм3, что, в свою очередь, дало возможность сократить скорость откачки газа со 150-200 мл/мин. в классическом варианте до 50 мл/час. Микропотоковая технология позволила значительно увеличить точность, удешевила эксплуатацию капнографов и расширила их клиническое применение, в частности – в педиатрии и при транспортировке пациентов.

Востребованность капнографии обусловлена необходимостью контроля эффективности вентиляции легких. Двуокись углерода (СО2) является конечным продуктом метаболизма и, будучи хорошо растворимым соединением, проникает через любые биологические мембраны. Венозную кровь, поступающую в легочные капилляры, отделяет от альвеолярного пространства тонкая альвеолярно-капиллярная мембрана, хорошо проницаемая для двуокиси углерода. Легочная вентиляция поддерживает постоянное парциальное давление углекислого газа в альвеолах. Таким образом, проблема адекватности легочной вентиляции заключается в поддержании приемлемого уровня paCO2 на уровне 36-44 мм рт. ст. Значение парциального давления углекислого газа в артериальной крови в идеале должно соответствовать парциальному давлению углекислого газа в альвеолах. Этот постулат лежит в основе капнометрии. В реальности же всегда существует разница между парциальным давлением углекислого газа в артерии и в альвеолах – артериально-альвеолярный градиент. Причиной существования градиента является неравномерность распределения вентиляции и перфузии легких, наличие шунта и дыхательного мертвого пространства. Однако у здорового человека градиент невелик – примерно 2-4 мм рт. ст. Нормальная величина парциального давления углекислого газа в артериальной крови – p aCO2 36-44 мм рт. ст. Нормальная величина парциального давления углекислого газа в альвеолах и конечно-экспираторного давления – p etCO2 34-41 мм рт. ст. В норме парциальное давление углекислого газа во вдыхаемой газовой смеси (piCO2) равняется нулю. Однако существуют условия, при которых нельзя ставить знак равенства между paCO2 и petCO2. Показатель petCO2 как критерий адекватности искусственной вентиляции легких имеет ограничения при [1]:

43

–грубой легочной патологии – острый респираторный дистресссиндром, тромбоэмболия легочной артерии и другие заболевания;

–тяжелой гиповолемии;

–низком дыхательном объеме, сравнимом с объемом мертвого пространства (высокочастотная ИВЛ).

В таких случаях единственным надежным критерием адекватности

искусственной вентиляции является paCO2.

Капнография позволяет непосредственно диагностировать гипо- и гипервентиляцию легких. Капнографические критерии существенно помогают в диагностике остановки кровообращения, успешности сердечнолегочной реанимации, гиповолемии, тромбоэмболии легочной артерии, бронхообструктивного синдрома и др. Разные варианты капнографов представлены на рисунке 21.

Клинические показания для применения капнометрии при проведении интенсивной терапии:

1.Осложнения, обусловленные длительной искусственной вентиляцией лёгких. С длительной искусственной вентиляцией лёгких связывают несколько осложнений, и изменение EтCO2 может быть их ранним признаком. Внезапное снижение EтCO2, сопровождаемое увеличением градиента paCO2 – E тCO2, наблюдается при эмболии лёгочной артерии, ателектазе, пневмонии, сепсисе и респираторном дистресс-синдроме взрослых. Беспокойство и возбуждение (нелёгочной природы) могут уменьшить ЕтСО2 без изменения разницы pаСО2 – ЕтСО2.

2.Послеоперационная дрожь. ЕтСО2 может быть ценным показателем при мониторинге состояния больных в раннем послеоперационном периоде после применения искусственного кровообращения. Дрожь во время согревания в ряде случаев является причиной ком-

бинированного ацидоза (респираторного и метаболического), который может быть весьма выраженным и даже опасным для жизни. Причина респираторного ацидоза – повышенная продукция СО2 при плохой вентиляции лёгких из-за остаточного действия общих анестетиков, а метаболического ацидоза – чрезмерная выработка лактата скелетной мускулатурой. Эти два процесса ведут к увеличению ЕтСО2, а его внезапное возрастание может предвещать одно из отмеченных выше осложнений. Послеоперационную дрожь и связанные с ней осложнения можно устранить путём миорелаксации или увеличением минутной вентиляции лёгких.

3.Отключение от респиратора. EтCO2 может применяться для оценки состояния больных во время отключения их от аппарата искусственной вентиляции лёгких [12]. Увеличение ЕтСО2 в период отключения может быть ранним признаком неэффективности мероприятия.

44

4.Контролируемая гипервентиляция. Мониторинг ЕтСО2 помогает поддержать необходимый уровень гипервентиляции у больных с черепно-мозговой травмой или в других случаях, когда гипервентиляция желательна для контроля внутричерепного давления. Гра-

диент pаСО2 – ЕтСО2 можно проверять периодически и использовать его для поддержания уровня ЕтСО2.

5. Сердечно-лёгочная реанимация. Недавно показатель EтCO2 предложили применять для оценки эффективности закрытого массажа сердца.

Метод транскутанной капнометрии

Транскутанная капнометрия (ТК) – метод неинвазивного чрезкожного мониторинга парциального напряжения углекислого газа в артериальной крови. В современных мониторах ТК проводится в комплексе с пульсоксиметрией.

Причины, ограничивающие точность чрескожной регистрации рCO2 (tcрСО2), сходные с таковыми для SpO2. Точность измерения зависит от возраста (наиболее высокая точность метода у новорождённых), толщины кожи и гемодинамического статуса. Нагревание прилегающих участков кожи повышает точность определения tcрСО2 у взрослых, увеличивая диффузию СО2 через эпидермис [13].

Существует два типа кожных электродов для измерения СО2. С помощью электродов 1-го типа измеряют рСО2, регистрируя изменения рН в бикарбонат-содержащем растворе, контактирующем с кожей. В другом типе электродов использован принцип абсорбции инфракрасного излучения в газовой камере, которая контактирует с кожей [14]. Оба типа электродов имеют нагревательный элемент для повышения точности измерения и ускорения обработки информации.

У взрослых больных с нормальным сердечным выбросом и артериальным давлением tcСО2 может довольно точно отражать раСО2 [15]. Однако при снижении сердечного выброса ниже нормы наблюдается увеличение tcрСО2 относительно раСО2. Сдвиги tcрСО2 при пониженном кровотоке противоположны изменениям SpO2 и являются следствием уменьшения выведения СО2 из крови. В результате этого расхождения определение tcрСО2 не стало популярным методом для неинвазивного мониторинга газов крови (рисунок 22).

Области применения:

1.Инвазивная вентиляция легких.

2.Отлучение от вентиляции.

3.Неинвазивная вентиляция легких.

4.Медицина сна.

5.Обезболивание.

Мониторирование tcрCO2 дает ценную информацию для диагностики проблем нарушения дыхания во сне (рисунок 23). Это может оказать

45

помощь в оптимизации настроек аппаратов длительной домашней вентиляции. Назначение обезболивающих в послеоперационной палате, опиатов в паллиативной медицине необходимо осуществлять под контролем tcрCO2.

2.3. Полисомнография и респираторный мониторинг

Полисомнография (ПСГ) – метод длительной регистрации различных функций человеческого организма в период ночного сна.

Цели ПСГ:

1.Оценка нарушений структуры, представленности и соотношения стадий сна.

2.Детекция и подсчет реакций микроактивации головного мозга

(arousal).

3.Выявление расстройств дыхания во время сна, их вид (храп, ограничение воздушного потока, гипопноэ, апноэ), характер (обструктивный, центральный), регистрация их общего количества и частоты (определение ИАГ), тяжести (продолжительности, степени десатурации гемоглобина).

4.Определение зависимости расстройств дыхания от положения тела и стадии сна, влияния на структуру сна и возникновение реакций arousal.

5.Оценка кислородного статуса, влияния расстройств дыхания на SpO2, подсчет общего количества эпизодов десатурации и их частоты (индекса десатураций).

6.Запись двигательной активности, выявление патологической двигательной активности, связь ее с расстройствами дыхания или регистрация периодических движений конечностей, определение индекса периодических движений конечностей.

С помощью ПСГ регистрируются следующие параметры: 1. электроэнцефалограмма (активность мозга); 2. электроокулограмма (движения глаз); 3. электромиограмма (тонус подбородочных мышц); 4. храп; 5. дыхательный поток; 6. насыщение крови кислородом; 7, 8. дыхательные движения грудной клетки и брюшной стенки; 9. положение тела; 10. движения нижних конечностей; 11. видеонаблюдение. Каналы 1-3 позволяют определять стадию сна. На фрагменте полисомнограммы видны частые эпизоды апноэ, сопровождающиеся десатурациями и микроактивацией мозга (рисунок 24). Проведение полисомнографии представлено на рисунке 25. Аналоговый сигнал о параметрах организма переводится в цифровой сигнал и вместе с видеоизображением передается на экран монитора.

Мобильные системы ПСГ позволяют записывать весь объем информации как в условиях общей палаты стационара, так и на дому.

46

Всегда имеется возможность провести «on-line» тестирование респираторной поддержки, используя совместно с диагностической системой тот или иной аппарат неинвазивной вентиляции легких (рисунок 26).

Более простым, но достаточно точным методом диагностики храпа и СОАС является респираторный мониторинг, который включает регистрацию таких параметров, как храп, носоротовой поток воздуха, грудные и брюшные усилия, насыщение крови кислородом, позиция тела. Некоторые системы имеют канал регистрации двигательной активности. Данный тип систем респираторного мониторинга имеет два основных подтипа:

кардиореспираторные системы и расширенные респираторные системы.

Стандартные кардиореспираторные системы обеспечивают за-

пись 1 канала ЭКГ без возможности автоматического анализа. Таким образом, фиксируется только факт нарушений ЭКГ (блокады, пароксизмы тахиартмий) при «ручном» анализе и связь выявленных нарушений с расстройствами дыхания. Некоторые современные системы имеют модуль расширенной записи двух отведений ЭКГ и автоматического анализа

(возможность анализировать положение тела и др.).

Системы расширенного респираторного мониторинга обеспе-

чивают регистрацию сатурации, пульса, дыхательного потока, давления в лечебном контуре, храпа, дыхательных усилий грудной клетки и брюшной стенки, позиции тела. Данные системы позволяют диагностировать нарушения дыхания во сне, дифференцировать обструктивное и центральное апноэ/гипопноэ, оценивать связь нарушений дыхания с позицией тела (рисунок 27). Отсутствие канала ЭКГ не влияет на точность диагностики собственно апноэ сна, но не позволяет выявлять нарушения ритма и проводимости сердца. Данные системы в большей степени востребованы пульмонологами, неврологами, эндокринологами и рядом других специалистов, которые заинтересованы в диагностике синдрома обструктивного апноэ сна, но в их прямые обязанности не входит оценка ЭКГ и сердечно-сосудистого риска [2].

В отличие от ПСГ, при РМ не регистрируются электроэнцефалограмма, электроокулограмма, электромиограмма – параметры, позволяющие оценивать стадийную структуру сна. Для выявления собственно нарушений дыхания во сне не принципиально исследовать стадийную структуру сна. При умеренных и тяжелых формах СОАС чувствительность и специфичность РМ достаточно высока, что позволяет использовать его как самостоятельный метод диагностики нарушений дыхания во сне. Так как циклические апноэ и гипопноэ во всех случаях нарушают структуру сна, то ее мониторирование только подтверждает такие нарушения, но не несет определяющей диагностической информации. Оценка структуры сна важна только в тех случаях, когда имеются минимальные нарушения дыхания: синдром повышенной резистивности верхних дыхательных путей или легкая форма СОАС. Если у пациента в данной ситуа-

47

ции имеется избыточная дневная сонливость, то оценка структуры сна позволяет определить, связано ли деструктурирование сна с минимальными нарушениями дыхания или имеются какие-либо другие органические причины нарушения структуры сна (рисунок 28).

К скриниговым системам респираторного мониторинга можно отнести портативные системы (рисунок 29). Система применяется для первичного скрининга пациентов с подозрением на расстройства дыхания во сне, легко используется в амбулаторной практике и как дополнение к стандартным методам обследования на приеме или в стационаре для врача любой специальности. Стандартный вариант системы позволяет расчетным методом по форме пульсовой волны дифференцировать центральные и обструктивные апноэ, проводить подсчет реакций «arousal».

Врач любой специальности имеет возможность определить задачи, которые он бы хотел решить в своей практической деятельности, – задачи, связанные с проблемами сна у пациентов любого профиля. Это легко решается с помощью широкого выбора диагностических систем – от стационарной многоканальной полисомнографии на базе лаборатории сна до портативной системы в столе у врача на амбулаторном приеме.

На современном этапе развития медицины невозможно представить врача, не знающего о дыхательной недостаточности и медицине сна. Нет многопрофильного лечебного учреждения, где бы не было возможности оценить дыхательную функцию тем или иным способом. Знание всего арсенала методов мониторинга дыхания и умение эти знания использовать расширяет горизонты врача и значительно повышает его профессиональный уровень.

Контрольные вопросы

1. От какого фактора зависит степень поглощения и рассеивание световых волн эритроцитами?

А) от температуры тела; Б) от степени насыщения гемоглобина углекислым газом; В) от pH крови;

Г) от степени насыщения гемоглобина кислородом; Д) от уровня гемоглобина.

2. Какие особенности отражающей технологии позволяют успешно использовать ее в компьютерных оксиметрах для длительных измерений?

А) низкая стоимость; Б) отсутствует необходимость точно позиционировать излучающие

и отражающие датчики друг напротив друга; В) простота;

Г) меньше зависимость точности метода от нарушений микроциркуляции; Д) отсутствует зависимость от уровня артериального давления.

48

3. Какому уровню PaO2 соответствует SpO2=90%?

А) 80%; Б) 60%;

В) 50 мм рт. ст.; Г) соответствие невозможно;

Д) 60 мм рт. ст.

4. В каких случаях может быть несоответствие paO2 и SpO2?

А) при смещении кривой диссоциации оксигемоглобина влево; Б) при смещении кривой диссоциации оксигемоглобина вправо;

В) при срединном положении кривой диссоциации оксигемоглобина; Г) не может быть несоответствия;

Д) в случае проведения кислородотерапии.

5. Какие критерии МКП позволяют говорить о дыхательной недостаточности во сне?

А) минимальная SpO2<70%;

Б) SpO2< 90% суммарно в течение 30% от времени сна;

В) SpO2<88% в течение любых 5 последовательных минут во время сна; Г) индекс десатурации более 15;

Д) средняя SpO2 во время сна <90%.

6. Области применения транскутанной оценки CO2:

А) инвазивная вентиляция легких; Б) обезболивание; В) отлучение от вентиляции; Г) медицина сна;

Д) неинвазивная вентиляция легких.

7. Цели ПСГ, отличающие ее от других методов диагностики в сомнологии?

А) видеонаблюдение; Б) изучение соотношений стадий; В) запись храпа;

Г) регистрация микроактиваций мозга;

Д) оценка эректильной функции.

8. Какие каналы отсутствуют в расширенном респираторном мониторинге, в отличие от ПСГ?

А) миография; Б) ЭКГ; В) актиграфия;

Г) окулография; Д) энцефалография.

49

Список литературы

1.Шурыгин И.А. Мониторинг дыхания: пульсоксиметрия, капнография, оксиметрия. СПб.: «Невский Диалект»; М.: «Издательство БИНОМ», 2000. – 301 с.

2.Бузунов Р.В., Легейда И.В., Царева Е.В. Храп и синдром обструктивного апноэ сна у взрослых и детей: Практическое руководство для врачей. – М.: Управление делами Президента Российской Федерации, ФГБУ «Клинический санаторий «Барвиха», 2013. – 124 c.

3.CollopN.A. Portable monitoring for the diagnosis of obstructive sleep apnea // Current Opinion in Pulmonary Medicine. – 2 008. – N. 14. – P. 525-529.

4.Christine F., McDonald C.A., Crockett A.J. Position statement of the Thoracic Society of Australia and New Zealand. Adult domiciliary oxygen therapy //MJA. – 2005. V. 182. N.12. – P. 621-6 26.

5.CrockettA.J, Cranston. J.M., Moss J.R. Domiciliary oxygen for chronic obstructive pulmonary disease // Cochrane Database Syst. Rev. CD001744,2000 (4).URL: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11034726 (дата обращения: 27.09.2014).

6.Глобальная стратегия диагностики, лечения и профилактики хро-

нической обструктивной болезни легких (пересмотр 2011 г.) / Пер. с англ. под ред. А.С. Белевского. – М.: Российское респираторное общество, 2012. — 80 с.

7.Levi-Valensi P., Aubry P., Rida Z. Nocturnal hypoxemia and long-term oxygen therapy in COPD patients with daytimePaO2 60–70 mmHg // Lung. – 1990. V. 168. – P. 770-775.

8.Celli B., MacNee W. Standards for the diagnosis and treatment of patients with COPD: a summary of ATS/ERS position paper // Eur.Respir. J. 2004. V. 23. – P. 1-15.

9.McNicholas W.T. Impact of sleep in COPD // Chest. 2000. – V. 117. N. 2. – P. 485-535.

10.Snyder J.V., Elliot L., Grenvik A. Capnography // Clin. Crit. Care. Med. 1982. N. 4. – P. 100-121.

11.Murray I.P., Model J.N. Early detection of endotracheal tube accidents by monitoring carbon dioxide concentration in respiratory gases // Anesthesiology. 1983. V. 59. – P. 344-346.

12.Healey C.J., Fedullo A.J. Comparison of noninvasive measurements of carbon dioxide tension during withdrawal from mechanical ventilation // Crit. Care Med. 1987. V. 35. – P. 764-767.

13.Tremper K.K., Mentelos R.A., Shoemaker W.S. Effect of hypercarbia and shock on transcutaneous carbon dioxide at different electrode temperatures // Crit. Care Med. 1980. V. 3. – P. 608-6 12.

50